양전자 방출 단층 촬영

방사성 핵종 및 방사성 트레이서편집

애완 동물 스캐닝에 사용되는 방사성 핵종은 일반적으로 탄소 -11(~20 분),질소 -13(~10 분),산소 -15(~2 분),불소 -18(~110 분),갈륨 -68(~67 분),지르코늄 -89(~78.41 시간)또는 루비듐 -82(~1.27 분)와 같은 짧은 반감기를 가진 동위 원소입니다. 이러한 방사성 핵종은 포도당(또는 포도당 유사체),물 또는 암모니아와 같이 신체에서 일반적으로 사용되는 화합물 또는 수용체 또는 기타 약물 작용 부위에 결합하는 분자에 포함됩니다. 이러한 라벨링 된 화합물은 다음과 같이 알려져 있습니다. 애완 동물 기술은 애완 동물 동위 원소로 방사성 표지 할 수 있다면 살아있는 인간(및 다른 많은 종)의 모든 화합물의 생물학적 경로를 추적하는 데 사용할 수 있습니다. 따라서,애완 동물로 시험될 수 있는 특정한 과정은 실제로 무진장 이고,새로운 표적 분자 및 과정을 위한 라디오트레이커는 종합되는 것을 계속하고 있습니다;이 쓰기의 현재로 이미 임상 사용에서 다스 및 연구에서 적용된 수백이 있습니다. 2020 년 임상 애완 동물 스캐닝에서 가장 일반적으로 사용되는 방사선 트레이서는 18 에 의해 불소-18 로 표시된 포도당의 유사체입니다. 이 방사선 추적기는 본질적으로 종양학에 대한 모든 검사와 신경학에서 대부분의 검사에 사용되므로 애완 동물 및 애완 동물 스캔에 사용되는 대부분의 방사선 추적기(>95%)를 구성합니다.

대부분의 양전자 방출 방사성 동위 원소의 짧은 반감기로 인해,라디오 트레이서는 전통적으로 애완 동물 영상 시설에 가까운 사이클로트론을 사용하여 생산되었습니다. 불소 18 의 반감기는 불소 18 로 레테르를 붙인 라디오트레이서가 오프사이트 위치에 상업적으로 제조되고 화상 진찰 센터에 발송될 수 있다 충분히 길다이다. 최근 루비듐 -82 발전기가 상업적으로 이용 가능 해졌다. 여기에는 스트론튬-82 가 포함되어 있으며,이는 전자 포획에 의해 붕괴되어 양전자 방출 루비듐-82 를 생성합니다.본 연구에서는 양전자 방출 단층 촬영 카메라(“면역-애완 동물”이라고 불리는 방법)를 이용한 분자 항체의 추적 및 정량화에 동위 원소 89 가 적용되어 왔다. 이 방법은 이작용성킬레이트로서 데스페리옥사민의 숙시닐화유도체를 이용한다,

방출편집

스캔을 수행하기 위해 수명이 짧은 방사성 추적자 동위 원소가 살아있는 대상(일반적으로 혈액 순환)에 주입됩니다. 각 추적자 원자는 생물학적 활성 분자에 화학적으로 통합되었습니다. 활성 분자가 관심있는 조직에 집중되는 동안 대기 기간이 있습니다. 이 목적을 위해 가장 일반적으로 사용되는 분자는 에프-18 표지 플루오로 데 옥시 글루코오스(에프 지),설탕,대기 기간은 일반적으로 1 시간입니다. 검사 도중,조직 농도의 기록은 예광탄이 붕괴하는 때 합니다.

방사성 동위 원소는 양전자 방출 붕괴(양성 베타 붕괴라고도 함)를 겪으면서 반대 전하를 가진 전자의 반입자 인 양전자를 방출합니다. 방출 된 양전자는 짧은 거리(일반적으로 1 밀리미터 미만이지만 동위 원소에 의존)동안 조직에서 이동하며,이 시간 동안 운동 에너지를 잃어 전자와 상호 작용할 수있는 지점으로 감속합니다. 만남은 전자와 양전자를 모두 소멸시켜 대략 반대 방향으로 움직이는 한 쌍의 소멸(감마)광자를 생성합니다. 이들은 스캐닝 장치에서 신틸레이터에 도달하면 감지되어 광 증량 튜브 또는 실리콘 눈사태 포토 다이오드에 의해 감지되는 빛의 파열을 생성합니다. 이 기술은 대략 반대 방향으로 이동하는 광자 쌍의 동시 또는 일치 검출에 따라 달라집니다(그들은 질량 프레임의 자신의 중심에 정확히 반대 될 것이다,그러나 스캐너는이를 알 수있는 방법이 없습니다,그래서 내장 된 약간의 방향을 가지고-오류 허용 오차). 시간적”쌍”(즉,몇 나노초의 타이밍 창 내에서)에 도착하지 않는 광자는 무시됩니다.전자–양전자 소멸 사건의 국소화 전자-양전자 소멸의 가장 중요한 부분은 두 개의 511 개의 감마 광자가 서로 거의 180 도에서 방출되는 결과를 가져온다. 실제로,방출 된 광자가 정확히 180 도 떨어져 있지 않기 때문에 로르는 0 이 아닌 너비를 가지고 있습니다. 검출기의 분해 시간이 약 10 나노초가 아닌 500 피코초 미만인 경우,검출기 타이밍 분해능에 의해 길이가 결정되는 화음의 세그먼트로 이벤트를 현지화하는 것이 가능하다. 타이밍 해상도가 향상됨에 따라 이미지의 신호 대 잡음비가 향상되므로 동일한 이미지 품질을 얻기 위해 더 적은 이벤트가 필요합니다. 이 기술은 아직 일반적이지는 않지만 일부 새로운 시스템에서 사용할 수 있습니다.

이미지 재구성편집

애완 동물 스캐너에 의해 수집 된 원시 데이터는 한 쌍의 검출기에 의한 소멸 광자의 거의 동시 감지(일반적으로 서로 6~12 나노초의 창 내에서)를 나타내는’우연의 일치 이벤트’목록입니다. 각 우연의 일치 이벤트는 양전자 방출이 발생한 두 검출기를 연결하는 공간의 라인을 나타냅니다(즉,응답 라인(로르)).

컴퓨터 단층 촬영 및 단일 광자 방출 컴퓨터 단층 촬영 데이터의 재구성과 마찬가지로 분석 기술이 일반적으로 사용되지만 애완 동물에서 수집 된 데이터 세트는 코네티컷보다 훨씬 열악하므로 재구성 기술이 더 어렵습니다. 우연의 일치 이벤트는 시노 그램이라고하는 투사 이미지로 그룹화 할 수 있습니다. 이 응용 프로그램은 당신에게 아름다운 욕실 꾸미기의 갤러리를 보여줍니다. 시노 그램 이미지는 컴퓨터 단층 촬영(코네티컷)스캐너에 의해 캡처 된 투영과 유사하며,유사한 방식으로 재구성 될 수있다. 이로써 얻은 데이터의 통계는 전송 단층 촬영을 통해 얻은 통계보다 훨씬 나쁩니다. 일반 애완 동물 데이터 세트는 전체 인수에 대해 수백만 건의 카운트를 가지고 있지만 코네티컷은 몇 억 건의 카운트에 도달 할 수 있습니다. 이 코네티컷보다”잡음이”나타나는 애완 동물 이미지에 기여한다. 애완 동물의 두 가지 주요 소음 원인은 산란(탐지 된 광자 쌍,그 중 적어도 하나는 시야에서 물질과의 상호 작용에 의해 원래 경로에서 편향되어 잘못된 경로로 할당 됨)과 무작위 사건(두 개의 서로 다른 소멸 사건에서 발생했지만 각각의 검출기에 도착이 우연의 일치 타이밍 창 내에서 발생했기 때문에 우연의 일치 쌍으로 잘못 기록 된 광자)입니다.

실제로 데이터의 상당한 전처리가 필요합니다-무작위 우연의 일치에 대한 보정,산란 된 광자의 추정 및 뺄셈,검출기 데드 타임 보정(광자 검출 후 검출기는 다시”냉각”해야 함)및 검출기 감도 보정(고유 검출기 감도 및 입사각으로 인한 민감도 변화 모두에 대해).

필터링된 백 투영은 투영으로부터 이미지를 재구성하기 위해 자주 사용되어왔다. 이 알고리즘은 컴퓨팅 리소스에 대한 요구 사항이 낮으면서 단순하다는 장점이 있습니다. 단점은 원시 데이터의 샷 노이즈가 재구성 된 이미지에서 두드러지고 추적자 흡수율이 높은 영역이 이미지 전체에 줄무늬를 형성하는 경향이 있다는 것입니다. 애완 동물 데이터와 관련된 고유 한 무작위성을 고려하지 않으므로 위에서 설명한 모든 재구성 전 수정이 필요합니다.

통계적 우도 기반 접근법:다음과 같은 통계적 우도 기반 반복 기대 극대화 알고리즘 셰프-바르디 알고리즘 이제 선호하는 재구성 방법입니다. 이 알고리즘은 통계적 원칙에 따라 측정 된 데이터로 이어진 소멸 이벤트의 예상 분포 추정치를 계산합니다. 그러나 단점은 더 높은 컴퓨터 리소스 요구 사항입니다. 통계적 이미지 재구성 기법의 또 다른 장점은 분산된 광자,무작위 일치,감쇠 및 검출기 데드 타임과 같은 분석 재구성 알고리즘을 사용할 때 미리 수정해야 하는 물리적 효과가 재구성에 사용되는 우도 모델에 통합되어 추가 노이즈 감소를 허용할 수 있다는 것입니다. 이후 스캐너 물리학의 더 정교한 모델 방사능 분포의 향상 된 정량화에 대 한 수 있도록 분석 재구성 방법에 의해 사용 되는 보다 가능성 모델에 통합 될 수 있습니다 반복 재구성 또한 재구성된 이미지의 해상도 개선 결과 표시 되었습니다.

연구에 따르면 푸아송 우도 함수와 적절한 사전 확률(예: 재화의 거칠기 방법은 포아송 우도 함수를 포함하지만 그러한 전에는 포함하지 않는 기대 최대화 기반 방법보다 우수한 성능을 산출할 수 있다.

묽게함 개정:양이 많은 애완 동물 화상 진찰은 묽게함 개정을 요구합니다. 이러한 시스템에서 감쇠 보정은 68 그램 회전로드 소스를 사용하여 전송 스캔을 기반으로.

전송 스캔은 511 케빈에서 감쇠 값을 직접 측정합니다. 묽게함은 몸 안쪽에 라디오트레이서에 의해 방출된 광자가 발견자와 광자의 방출 사이 개입 조직에 의해 흡수될 때 생깁니다. 다른 전설은 조직의 다른 두께를 통과해야하므로,광자는 차동 감쇠된다. 그 결과 몸 속 깊은 곳의 구조물이 추적자 흡수율이 낮은 것으로 재구성됩니다. 현대 스캐너는 감마선(양전자 방출)근원 및 애완 동물 발견자를 사용하여 코네티컷의 조잡한 모양을 제안한 더 이른 장비 대신에 통합 엑스레이 코네티컷 장비를 사용하여 묽게함을,견적할 수 있습니다.

감쇠-보정된 이미지들은 일반적으로 더 충실한 표현들이지만,보정 과정 자체는 중요한 인공물들에 취약하다. 결과적으로 수정 된 이미지와 수정되지 않은 이미지는 항상 재구성되고 함께 읽습니다.

: 초기 애완 동물 스캐너에는 단 하나의 검출기 링 만 있었기 때문에 데이터 수집 및 후속 재구성은 단일 가로 평면으로 제한되었습니다. 더 현대적인 스캐너는 이제 기본적으로 검출기의 실린더를 형성,여러 링을 포함한다.

이러한 스캐너에서 데이터를 재구성하는 방법에는 두 가지가 있습니다: 1)각 링을 별도의 엔티티로 취급하여 링 내에서 우연의 일치 만 감지하면 각 링에서 이미지를 개별적으로 재구성 할 수 있습니다(2 차원 재구성)또는 2)링 사이뿐만 아니라 링 내에서 우연의 일치를 감지 한 다음 전체 볼륨을 함께 재구성 할 수 있습니다(3 차원).

3 차원 기술은 더 나은 감도(더 많은 우연의 일치가 감지되고 사용되기 때문에)를 가지므로 노이즈가 적지 만 분산 및 무작위 우연의 영향에 더 민감하며 그에 따라 더 많은 컴퓨터 리소스가 필요합니다. 나노초 이하의 타이밍 해상도 검출기의 출현은 더 나은 무작위 우연의 일치 거부를 제공하여 3 차원 이미지 재구성을 선호합니다.

비행 시간 애완 동물:더 높은 시간 해상도(약 3 나노초)를 가진 최신 시스템의 경우”비행 시간”이라는 기술을 사용하여 전반적인 성능을 향상시킵니다. 비행 시간 애완 동물은 더 정확하게 2 개의 광양자의 탐지 사이 시간에 있는 다름을 결정할 수 있는 자료 처리 체계 및 아주 빠른 감마선 발견자를 사용합니다. 소멸 사건의 원점을 정확히 지역화하는 것은 기술적으로 불가능하지만(현재 10 센티미터 이내)이미지 재구성이 여전히 필요합니다.

이 응용 프로그램은 당신에게 당신의 애완 동물의 건강,건강,건강 및 건강에 대한 정보를 제공합니다. 애완 동물 이미징은 해부학 이미징과 함께 가장 유용하기 때문에,같은 코네티컷,현대 애완 동물 스캐너는 통합 하이 엔드 멀티 검출기 행 코네티컷 스캐너와 함께 사용할 수 있습니다(소위”애완 동물 코네티컷”). 2 개의 스캔이 동일한 회의 도중 즉시 순서 대로 실행되기 수 있기 때문에,스캔의 2 가지의 유형 사이 위치를 바꾸지 않는 환자에,심상의 2 세트는 더 정확하게 등록됩니다,그래서 애완 동물 화상 진찰에 이상의 지역은 코네티컷 심상에 해부학과 더 완벽하게 상관될 수 있습니다. 이것은 두뇌 이상으로 일반적인 더 높은 해부 변이를 가진 이동하는 기관 구조의 상세한 전망을 보여주기에 아주 유용합니다.

에서 율리히 연구소 신경 과학 및 생물 물리학,세계 최대 규모의 PET-MRI 장치에 가동을 시작했다 April2009:9.4-슬라 자기 공명 tomograph(MRT)와 결합된 양전자 방사 단층 촬영기(PET). 현재,이러한 높은 자기장 강도에서 머리와 뇌만 이미지화 될 수 있습니다.

에 대한 뇌 영상,의 등록 CT,MRI 및 애완동물 검사를 수행할 수 있습에 대한 필요없이 통합된 PET-CT 또는 PET-MRI 스캐너를 사용하여 장치로 알려져 있 N-localizer.

제한편집

피험자에 대한 방사선 량의 최소화는 수명이 짧은 방사성 핵종의 사용의 매력적인 특징이다. 진단 기술로 그것의 설치한 역할외에,애완 동물에는 치료에 응답을 사정하는 방법으로 확장 역할이,특히,질병 진도에 관하여 지식의 부족에서 환자에게 리스크가 시험 방사선에서 리스크 보다는 매우 더 중대한 암 치료 있습니다. 추적자는 방사능이기 때문에 노인과 임산부는 방사선으로 인한 위험 때문에 그것을 사용할 수 없습니다.

애완 동물의 광범위한 사용에 대한 제한은 애완 동물 스캐닝을 위해 수명이 짧은 방사성 핵종을 생산하는 데 필요한 사이클로트론의 높은 비용과 방사성 동위 원소 준비 후 방사성 의약품을 생산하기 위해 특별히 적응 된 현장 화학 합성 장치의 필요성에서 발생합니다. 양전자 방출 방사성 동위 원소를 함유 할 유기 방사성 추적자 분자는 먼저 합성 될 수 없으며 그 안에 준비된 방사성 동위 원소는 방사성 동위 원소를 제조하기위한 사이클로트론과의 폭격이 유기 캐리어를 파괴하기 때문입니다. 대신,동위 원소는 동위 원소가 붕괴되기 전에 짧은 시간에 매우 빠르게 수행 된 유기 방사성 추적기를 준비하는 화학 물질을 먼저 준비 한 다음 나중에 준비해야합니다. 몇몇 병원 및 대학은 그런 체계 유지 가능하,대부분의 임상 애완 동물은 많은 위치를 동시에 공급할 수 있는 라디오 트레이서의 제삼자 공급자에 의해 지원됩니다. 이 제한은 110 분의 반감기가 있고 사용의 앞에 적당한 거리를 수송될 수 있는,또는 휴대용 발전기에서 창조되고 심근 살포 학문을 위해 사용되는 1.27 분의 반감기를 가진 루비듐 82(루비듐 82 염화물로 사용해)에 불소 18 로 레테르를 붙인 예광자의 사용으로 임상 애완 동물을 1 차적으로 제한합니다. 그럼에도 불구하고,최근 몇 년 동안 차폐 및”핫 랩”(방사성 동위 원소와 함께 작동 할 수있는 자동 화학 실험실)이 통합 된 현장 사이클로트론이 애완 동물 유닛을 원격 병원에 동반하기 시작했습니다. 작은 현장 사이클로트론의 존재는 사이클로트론이 원격 애완 동물 기계에 동위 원소 수송의 높은 비용에 대한 응답으로 축소으로 미래에 확장 할 것을 약속드립니다. 최근 몇 년 동안 애완 동물 스캔의 부족은 방사성 동위 원소를 공급하기위한 방사성 의약품의 출시가 30%/년 성장함에 따라 미국에서 완화되었습니다.

불소-18 의 반감기가 약 2 시간이기 때문에,이 방사성 핵종을 함유 한 방사성 의약품의 제조 된 용량은 근무일 동안 여러 반감기의 붕괴를 겪을 것이다. 이것은 잔여 복용량(단위 부피 당 활동의 결심)및 참을성 있는 계획에 관하여 주의깊은 계획의 빈번한 재측정을 필요로 합니다.